Automatisiert Strahlen und integriert Reinigungsgranulat produzieren

Hintergrund der Einführung von trockenen Reinigungsverfahren ist die Optimierung der Energie- und Ressourceneffizienz. Das Anwendungsspektrum der Verfahren reicht dabei von der Oberflächenbearbeitung im sogenannten „kalten“ Rohbau über die Entfernung von Schweißperlen bis zur Feinentgratung medizinischer Instrumente und hochwertiger Uhrenkomponenten.

Vollautomatisierung durch integrierte Produktion von Reinigungsgranulat

Wird beim klassischen Trockeneisstrahlen das Medium über Pellets oder Trockeneisblöcke extern produziert und dem Reinigungssystem zugeführt, so geschieht dies beim quattroClean-Powerstrahlsystem aus Flaschen oder Tanks. Das hat nicht nur den Vorteil einer unbegrenzten Haltbarkeit des Mediums, sondern ermöglicht auch eine kontinuierliche, automatisierte Medienversorgung. So wird eine wesentliche Voraussetzung für vollautomatisierte, fertigungsintegrierte Reinigungsprozesse erfüllt. Eine speziell entwickelte, integrierte Einheit verdichtet das flüssige CO₂ zu körnigem Reinigungsgranulat. Die durch die Verdichtereinheit erzeugten Makropartikel werden mit Druckluft beschleunigt und durch eine Düse gezielt auf die zu reinigende Oberfläche gestrahlt. Beim Auftreffen des rund minus 78 °C kalten Granulat-Druckluftstrahls kommt es zu mehreren parallel ablaufenden Effekten. Der thermische Effekt führt zu einer plötzlichen lokalen Abkühlung. Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Verunreinigung und Substrat entstehen Risse in den Kontaminationen. Durch den mechanischen Effekt, der durch die Impulsübertragung entsteht, kommt es zu einer Ablösung der Verunreinigungen. Beim Aufprall geht das Granulat von der festen in die gasförmige Phase über, wobei sich das Volumen schlagartig um das rund 600-fache vergrößert. Durch diesen Sublimationseffekt bilden sich Mikro-Druckwellen, die Verunreinigungen ablösen. Während des Phasenübergangs sorgt der Lösemitteleffekt außerdem dafür, dass filmische/organische Verunreinigungen entfernt werden. Die Stärke dieser Effekte und damit die Intensität des Reinigungsstrahls lassen sich durch den Kohlendioxid-Volumenstrom, den Druckluftdruck und das Düsendesign an unterschiedliche Reinigungsanwendungen beziehungsweise Werkstücke anpassen.

Beim Inline-Reinigungsprozess wird recyceltes, flüssiges Kohlendioxid systemintegriert zu körnigem Reinigungsgranulat verdichtet und mit Druckluft beschleunigt gezielt auf die Oberfläche gestrahlt

Von der Oberflächenbear-beitung im „kalten“ Rohbau bis zur Feinentgratung

Diese Prozessflexibilität macht die Powerstrahltechnologie ausgesprochen vielseitig einsetzbar. So lassen sich beispielsweise die Fügebereiche von Karosserieteilen für eine Verklebung partiell automatisiert reinigen und aktivieren. Und das auch, wenn unterschiedliche Werkstoffe, beispielsweise Metall und Kunststoff, Metall und Holz oder verschiedene Kunststoffe, dauerhaft miteinander verbunden werden sollen. Klebstoffrückstände nach dem Fügen können beseitigt werden, Bond- oder Schweißbereiche können vorbereitet und Schweißperlen entfernt werden. Reinigungsaufgaben in der Brennstoffzellen- und Batteriefertigung inklusive Feststoffbatterien im Bereich der Automobilindustrie bzw. Elektromobilität zählen zu den weiteren Einsatzbereichen. Bei all diesen Aufgabenstellungen sind auch automatisierte Linien möglich, in denen die Vor- und Nachbearbeitung von einem Roboter durchgeführt wird. Eingesetzt wird das Verfahren auch, um die zyklisch erforderliche Reinigung von beispielsweise DLC-Beschichtungswerkzeugen zu automatisierten und so den Durchsatz zu erhöhen. Die mechanische Kraft des Granulats und die durch die starke Abkühlung hervorgerufene, lokale Versprödung ermöglichen darüber hinaus die Inline-Entfernung von Graten an metallischen Komponenten wie beispielsweise hochwertigen Uhrenbauteilen und medizinischen Instrumenten. Von spritzgegossenen oder spanend bearbeiteten Kunststoffbauteilen, u. a. aus Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK) sowie aus faserverstärkten Kunststoffen, können Grate aus der Formenteilung und Zerspanung entfernt werden.

Fotos: acp systems AG